近日，植物環(huán)境適應(yīng)生物學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)分高效與根系發(fā)育團(tuán)隊(duì)秦小健課題組在植物學(xué)頂級(jí)期刊《Plant Biotechnology Journal》（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP，五年影響因子12.1）在線(xiàn)發(fā)表了題為“OsRF2b interacting with OsbZIP61 modulates nitrogen use efficiency and grain yield via heterodimers in rice”的研究論文。該研究首次揭示了bZIP家族轉(zhuǎn)錄因子OsRF2b和OsbZIP61形成調(diào)控模塊參與水稻氮素吸收與利用過(guò)程的分子調(diào)控機(jī)制，為培育氮高效水稻品種提供了基因資源和奠定了理論基礎(chǔ)。
氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育中不可或缺的營(yíng)養(yǎng)元素，硝酸鹽作為土壤中最豐富的無(wú)機(jī)氮形式，不僅參與氮的吸收和同化，還通過(guò)硝酸鹽信號(hào)調(diào)控植物的多種生理過(guò)程，如種子萌發(fā)、根系發(fā)育、莖生長(zhǎng)和開(kāi)花等。提高作物的氮素利用效率（NUE）被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)低氮投入高產(chǎn)的最有前途的方法之一。NUE的提高伴隨著高效的運(yùn)輸和同化作用，以推動(dòng)生長(zhǎng)和發(fā)育，包括增加株高、有效穗數(shù)和單株產(chǎn)量等。
該課題組在前期研究中，首先鑒定到了水稻bZIP家族基因OsRF2b，該基因編碼一個(gè)響應(yīng)硝酸鹽的核定位蛋白。通過(guò)對(duì)OsRF2b過(guò)表達(dá)株系的表型和農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，OsRF2b過(guò)表達(dá)株系表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢和矮化表型，并通過(guò)降低氮素吸收和含量以及NUE來(lái)影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，最終導(dǎo)致籽粒變小和產(chǎn)量降低，而該基因敲除株系則呈現(xiàn)出相反表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)OsRF2b能夠直接調(diào)控硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)關(guān)鍵基因OsNRT1.1B的表達(dá)，從而影響NUE及水稻最終產(chǎn)量的形成。此外，通過(guò)互作蛋白鑒定研究并發(fā)現(xiàn)OsRF2b與OsbZIP61存在相互作用，通過(guò)形成異源二聚體負(fù)調(diào)控OsNRT1.1B的表達(dá)共同參與NUE和產(chǎn)量調(diào)控。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了bZIP家族轉(zhuǎn)錄因子OsRF2b與OsbZIP61模塊參與氮營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的認(rèn)知，也為培育氮高效水稻品種提供了基因資源，對(duì)開(kāi)發(fā)具有更高NUE的作物并最終促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要價(jià)值。
生命科學(xué)學(xué)院2022級(jí)研究生李翠萍、2023級(jí)研究生吳源源及2019級(jí)已畢業(yè)研究生文歡為論文的共同第一作者，秦小健副教授和張漢馬教授為論文共同通訊作者，重慶師范大學(xué)為唯一完成單位。團(tuán)隊(duì)成員梁永書(shū)副教授、南文斌副教授以及李明副教授參與了部分研究工作并對(duì)本研究提供重要支持。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目等資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70136
